基于数控机床机械结构设计和制造技术新动态

陈文昊

摘要：文章主要从数控机床的机械结构设计要求出发，分别阐述了主轴控制设计与制造技术，制造技术新动态，以供参考。

关键词：数控机床;机械结构设计;制造技术;新动态

一、数控机床的机械结构设计要求

1.静态刚度与动态参数

机械结构中静态刚度和动态刚度参数在机床机械结构运行和发展过程中，最重要的特性就是数据系统的输入指令，只有确保生产参数以及运行依据符合项目结构，才能提升机械加工过程的稳定性，确保项目几何精度以及变形参数结构符合控制要求。在实际项目处理过程中，设计人员要按照机床机械结构对部件的弹性形变进行控制，保证其在最小的响度范围内，真正提升设备加工表面的质量以及精确度。在设备操作过程中，主轴刚度、接触刚度、动态刚度等采纳数是需要着重关注的，要实现其数据的升级，才能确保机床机械结构发挥最大的功效，实现三支撑结构的优化。

2.减小机械结构摩擦传动间隙

机床结构在运行时，位移量和脉冲量是最基本的参考数据，需要保证必须根据最低的速度值来执行，掌控好温度，如果温度较低，就会导致机械结构无法良好的与其互动，因此就要确保在工作过程中摩擦传动间隙要不断的减小。如果需要进行中融合滑动导轨等项目时，可以提升运行参数数据的吻合度，有效的使用滚珠丝杠传动设备。另外还要注意的是要认识到传动链的重要性，严格监管质量，在验收阶段需要严格把控，尽最大化的减少传动齿轮和滚珠丝杠在工作中存在的误差，保证参数的稳定性。

3.减小机械结构热变形的产生率

数控机床机械结构的运营过程中，由于温度因素，经常会存在热变形的现象，设计工作人员需要具体情况具体分析，从而能够提高机床的运行速度。第一需要确保热源可以在主要部件中脱离出来，将散热与冷却作用进行优化与更新，保持机械呈现出最好的状态。另外，热源构造在减小的过程中，工作人员需要特别注意机床容易热的地方，确保它们的温度可以达到恒定为范围，只有这样，才能够避免因为温度产生的误差而导致存在变形的情况。还可以对机械结构采取实时优化，对其进行一定的调整，减小热变形的问题

4.优化机械结构寿命以及运行精度

在实际工序运行过程中，主要的目标就是提高机床机械结构的精确度，因此要着重分析项目运行参数和结构，提高机床零部件的耐磨性，从而顺利推进整个运行结构的完整性，针对机床导轨、进给伺服驱动项目以及主轴的相应部件进行集中的精度控制，提升参数结构耐磨性的同时，确保机床机械结构润滑效果的升级。

二、主轴控制设计与制造技术

主轴变速箱作为数控机床机械结构重要组成，其主要控制主轴部件应用，提高数控机床控制能力，其机械结构设计具体包括如下几个方面：

1.主轴部件

数控机床机械结构设计，主轴变速箱的应用，必须注意主轴部件设计。主轴部件包括主轴、皮带、电机座、主变速箱、拉刀油缸、主轴电机组成、主动带轮、带轮压盖等。主轴部件中的主电机，主要作用是帮助数控机床实现无极调速，这样就可以有效控制机床调速范围，进而实现数控机床无级加工需要，并且提高数控机床抗震性、热稳定性。

主动带轮与皮带都是主传动系统组成，利用有利刀具提高切削功率，同时确保数控机床机械操作功率输出均匀，提高数控机床切削速度，甚至条件允许情况下，做到无级变速。主传动系统支撑机床主轴箱运行，主轴部件帮助数控机床机械操作不变形，操作刚度、精度、稳定性提高明显。

2.进给设计与制造技术

进给设计主要包括X、Y、Z轴进行研究设计。进给设计直接影响数控机床机械结构设计质量，更是其整体性研究的核心。

（1）X轴进给

进阶部分中的X轴，包括床身、軸承座、轴承、伺服电机、Y滚珠导螺杆、连轴器、轴承支撑座。伺服电机主要为数控机床提供动力，帮助数控机床实现无极调速，这样就能够扩大数控机床调速范围。进给运行依靠电机驱动，利用滚珠丝杠的方式完成数控机床操作，确定数控机床坐标方向。伺服电机旋转情况下会直接带动联轴器，促使数控机床运行，螺杆协助数控机床导杆进行直线运动，确定运动轨迹，达到数控机床机械运行稳定的目的，由此可见X轴进给的重要性。

（2）Y轴进给

Y轴进阶组成与X轴进给组成相同，都包括床身、轴承座、轴承、伺服电机、Y滚珠导螺杆、连轴器、轴承支撑座。伺服电机主要帮助机床无极调速，电机旋转之后，联轴器被带动，旋转螺杆，并且开始直线运动，带动Y轴运动，完成数控机床运行要求。数控机床机械结构设计过程中，滚珠丝杆必须处于固定与游动状态，特别是轴承支撑座的调整，帮助螺母能够同轴支撑两端，这样既可以降低数控机床机械结构设计的复杂度，还能够简化数控机床机械操作。滚珠导螺杆与机床始终保持同轴度，这样既能够避免滚珠导螺杆因为热膨胀影响出现计算误差，还可以拓展Y轴进给范围，对卧式滚珠导螺杆同样适用。

（3）Z轴进给

Z轴进给包括Z、Y轴导丝杠螺母座、伺服电机、联轴器、Z电机座、支架以及立轴上盖板等。无极调速基础上，联轴器转动，螺杆随之旋转，螺杆旋转的同时丝杠螺母座开始进行直线运动。滚珠丝杆依然需要设定为固定、自由模式，及时调整Z、Y轴导丝杠螺母位置，简化设计的同时，降低其复杂性。

三、制造技术新动态

制造技术的新动态就是数控机床功能的复合化，复合型机床的含义主要指的是能够在一台机床上尽可能地完成从产品毛坯到成品的各种设计阶段加工要素。并且结合其产品的具体结构特点，来进行工艺的复合性生产和工序的复合性生产，其中工艺的复合性铣床。

主要类型有：镗铣钻复合机床加工中心、车铣复合机床加工中心、车削加工中心、铣镗钻车复合加工中心、工序复合型机床加工中心，工具型复合铣床主要是通过多面多轴的联动加工形式来进行双主轴车削中心的建立，通过复合机床来进行产品加工，尽可能减少装卸问题，节约更换时间，能够自动的调整刀具减少人为操作过程中所产生的误差，全面提高零件的加工精度和质量，缩短了产品的制造周期，全面提高了机械制造业的生产效率。相关企业的市场反应能力也随之得到提升，相对于传统的工序分散式的生产方式来讲，具有明显的应用优势。

结语

综上所述，数控机床技术在工业发展当中起着至关重要的作用。通过优化我国数控机床技术、培养创新科技人才以及引进新型数控机床技术，才能在保证企业实现经济效益的同时，促进我国数控机床技术的不断发展。

参考文献：

[1] 张绍强.数控机床机械结构设计和制造技术[J].建筑工程技术与设计，2017（6）

[2] 陈科.数控机床的机械结构设计探究[J].山东工业技术，2018（24）

[3] 陶均恒.数控技术的最新进展及发展趋势研究[J].装备制造技术，2017（12）

（作者单位：浙江师范大学行知学院）